JP3565391B2 - Viewpoint correction autostereoscopic display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動立体表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
物を見る通常の動作において、人間の2つの目は、外界の景色(view)をそれぞれの眺め(perspectives)で知覚する。これは、目と目の間の間隔(眼間間隔)によるものである。次に、脳がこれら2つの眺めを用いて、ある光景(scene)の中の様々な物体の距離を見積もる。三次元(3D)画像を効果的に表示する表示装置を得るためには、この状況を再現して、いわゆる画像の「立体対」を片方ずつ観測者のそれぞれの目に供給する必要がある。
【0003】
異なるビューをそれぞれの目に供給する方法によって、3D表示装置は、立体表示装置および自動立体表示装置の2つの型に分類される。典型的に、立体表示装置は両画像を広い視覚エリアにわたって表示する。ある公知の型の構成においては、観測者は、ヘッドマウント式表示装置(head mounted displays)のような、2つのヘッドマウント式セパレートチャネル(head mounted separate channels)を装着する。各チャネルは、画像の自動立体対のそれぞれを、関連する目に与える。他の型の立体表示装置の場合、典型的に、幅広い視覚エリアにわたって両画像が表示される。図1は、このような表示装置1、および表示装置1によって得られる幅広い出力光コーン2を示す。色(余色実体方式(anaglyph systems)の場合)、偏光状態、または時間(シャッタ眼鏡方式(shutter glasses systems)の場合)について、各ビューがコード化される。ビューを分離してそれぞれの目に意図されたビューのみが見えるように、観測者はフィルタ3および4のような視覚補助具を右目Rおよび左目Lの前に装着する。図1に示されるように、左右のビューは、それぞれコードAおよびBにコード化される。カラーフィルタ、偏光フィルタ、あるいはシャッター等のフィルタ3は、コードAを有する光を遮断し、コードBを有する光を透過するので、右目Rには右目用ビューが見える。同様に、フィルタ4は、コードBを有する光を遮断し、コードAを有する光を透過するので、左目には左目用ビューのみが見える。
【0004】
自動立体表示装置の場合、観測者は視覚補助具を全く装着する必要がない。その代わり、添付の図面の図2に示されるように、2つのビューは、限られた空間領域からしか見ることができない。自動立体表示装置1は、6および7のような「視覚領域」を創り出す。視覚領域とは、表示装置1のアクティブエリア全体にわたって単一の二次元(2D)画像が一方の目に見える空間領域である。右目Rが右視覚領域7内にあり、かつ左目Lが左視覚領域6内にあるような状況に観測者があるとき、画像の自動立体対が見えて3D画像が知覚される。
【0005】
フラットパネル自動立体表示装置の場合、典型的に、表示装置の絵素(画素)構造と視差光学系(parallax optic)と呼ばれる光学素子との協働によって視覚領域が形成される。視差光学系としては、パララックスバリア、レンティキュラースクリーン、およびホログラム等がある。パララックスバリアは、不透明領域によって隔てられた透光性を有する垂直スリットを備えたスクリーンである。図3は、前方パララックスバリア型の自動立体表示装置を示す。パララックスバリア8は、ガラス基板10、および画素11の縦列(以下、カラム)を備えた空間光変調器(SLM)9の前方に配置される。隣接する画素11のカラムの間には、ギャップ12がある。SLM9は、画素化されたエレクトロルミネッセンス表示装置等の発光型装置であっても良いが、図3に示されるように、SLM9は液晶装置(LCD)等の光バルブ型であり、バックライト13を備えている。
【0006】
スリット14のピッチは、画素11のカラムのピッチの整数倍に近くなるように選択される。これにより、画素カラム群がバリア8の各スリットに関連づけられる。図3に示されるように、スリット14は、それぞれ3つのカラム1、2、および3に関連づけられる。
【0007】
視差光学系(パララックスバリア)8の機能は、各画素を光が透過する方向を、所定の出力角度範囲に制限することである。1次の光については、各画素のビューの角度範囲は、画素の幅、および、画素平面と視差光学系8平面との間隔によって決まる。
【0008】
添付の図面の図4は、SLM9およびパララックスバリア8によって創り出される光の角度帯を示す。ここでは、パララックスバリア8のピッチは画素11のカラムのピッチのちょうど整数倍である。表示装置表面上の異なる位置から射出された光の角度帯Z1およびZ2は互いに混ざり合う。したがって、表示装置表面の全体にわたって、単一の画像が観測者の一方の目に見えるような領域は、表示装置の前方には存在しない。
【0009】
この問題を克服するためには、図5に示されるように、表示装置の前方の所定の平面上に、角度帯Z1およびZ2が集束するように、視差光学系8のピッチを若干小さくする。この平面を「ウィンドウ」平面15とする。視差光学系8のピッチの変化を「視点補正」と表記する。「視点補正」より、視覚領域6および7が得られる。視覚領域6および7内では、全ての角度帯のZ2およびZ1がそれぞれ互いにオーバーラップする(重なり合う)。一般に、視覚領域6および7は垂直方向に延びており、横平面においては「カイト」の形状を有する。
【0010】
ウィンドウ平面15は、表示装置の最良視覚距離を規定する。ウィンドウ平面15に観測者の目がある場合に、表示装置の最高性能が得られる。観測者の目のそれぞれが、ウィンドウ平面15内で横方向に動く際、視覚領域6または7の辺に目が達するまでは知覚画像に変化はない。隣接する視覚領域に目が移動すると、表示装置全体にわたって知覚される画像が(例えば次の画像に)変わる。ウィンドウ平面15の各視覚領域6および7部分は、一般に「視覚ウィンドウ」と呼ばれる。
【0011】
薄膜トランジスタ液晶表示装置(TFT LCD)のような典型的なSLMの場合、電気的な接続の経路を得るために、画素11のカラムはギャップ12によって隔てられている。垂直なストリップを形成するギャップ12は、そのギャップから漏れる光を遮断するために、不透明材料によって覆われる。TFT LCDの場合、この不透明層は「ブラックマスク」あるいは「ブラックマトリクス」と呼ばれる。しかし、添付の図面の図6に示されるように、画素11のカラム間の垂直ストリップもウィンドウ平面に結像し、これにより視覚領域6および7の間に低輝度領域16が形成される。低輝度領域16の形成を防ぐため、つまり、視覚領域6および7が互いに接するようにするためには、視差光学系(パララックスバリア)8の各視差素子に関連する画素カラムの隣接組が水平方向において切れ目なく繋がる(つまり、画素カラムの隣接組の間に連続する垂直ブラックマスクストリップが存在しない)ように、画素11を規定するブラックマスクの開口部を形成しなければならない。
【0012】
各視覚領域6および7内における照明プロファイル(視覚位置による光強度のばらつき)は、画素11を規定する開口部の形状によって決まる。視差光学系(パララックスバリア)8は円筒形の光学素子であるので、各画素カラムの垂直な開口部が集積して、各視覚領域6および7内に垂直方向に延びる照明が得られる。したがって、図7の17に示されるように、画素の垂直な開口部の幅が変化(varies)する場合、視覚ウィンドウの幅に沿って、照明の強度が変化する。これは、視覚領域7について図7に示されている。視覚領域7は、高輝度帯18と、低輝度帯(dull zone)19と、混合帯20とに分かれている。高輝度帯18と低輝度帯19とを目が移動する場合には、視覚的フリッカ作用として、観測者は5%以上のオーダーの強度変化を知覚する。この作用は、知覚される表示の質を劣化させる不快なものである。したがって、このような表示装置においては、矩形の画素開口部などを用いて垂直な開口部の比を一定に保つことが望ましい。
【0013】
観測者の目がウィンドウ平面15に位置していない場合、視点補正上の欠陥があると、表示装置表面上の異なる場所で異なる情報が目に見える。例えば、観測者の目が表示装置に近い混合帯20にある場合、観測者の目には表示装置の左側が表示装置の右側よりも実質的に明るく見える。観測者が視覚領域6および7の外に出てしまう程ウィンドウ平面から離れている場合には、それぞれの目に異なる画像のスライス片が表示装置表面上に見える。このため3D効果が失われる。視覚領域6および7の、表示装置に最も近い端部、および表示装置から最も遠い端部において、この状態が起こり始める。画素間の垂直ストリップによる低輝度バンドは、より輝度が低いバンドとして表示装置上に見える。
【0014】
図3のカラム1、2、および3によって示されるように、各視差素子は主として各画素カラム群に関連付けられるが、隣りの画素カラム群もこの素子によって結像する。ビューV1およびV2を表示する2ビュー表示装置について図8に示されているように、カラム群が結像することによって、中央(即ち、0次)ローブの両側に繰り返された視覚領域からなるローブが創り出される。これらのローブは、それぞれ、中央ローブの特性を全て繰り返しているが、光学系の欠陥および収差の影響をより多く受ける。したがって、高次のローブは使用できない場合がある。
【0015】
一般に、フルカラー表示装置を得るには、三原色(赤、緑、青)の1つに関連するフィルタに、各画素11を光学的に整合する。三原色のカラーフィルタに関連する3つの画素からなる群を適切に制御すれば、目に見える色のほぼ全てが生成、あるいは疑似できる。自動立体表示装置を用いて、バランスのとれたカラー出力を得るためには、各立体画像チャネルが十分なカラーフィルタを含んでいなければならない。製造を簡単にするために、多くのSLMは垂直なカラム状に配列されたカラーフィルタ有する。したがって、各カラムの全ての画素は、それに関連する同じカラーフィルタを有する。このようなSLMに視差光学系を配置して、各視差素子に3つの画素カラムを関連付けた場合、各視覚領域に結像する光は単色となる。したがって、カラーフィルタの構成は、この状況を回避するものでなければならない(EP0752610)。
【0016】
図3〜図7に示される自動立体表示装置は、表示装置の前方(即ち、SLM9と、視覚領域6および7との間)に、視差光学系8としてパララックスバリアを有している。しかし、他の構成の視差光学系も実質的に同様の作用を有する。例えば、図9に示されるように、前方パララックスバリアの代わりに、円筒状に光を収束させるレンズ片(即ち、レンティキュール)のアレイを備えた前方レンティキュラースクリーンを用いても良い。レンティキュラースクリーンによって、SLM9からの光がウィンドウ平面に焦点が合い、軸上に輪郭のはっきりした境界領域を有する視覚領域が得られる。レンティキュールは、パララックスバリアの場合のように、光の処理量を制限するのではなく、光を再指向するので、レンティキュラースクリーンの方がウィンドウ平面における照明度が高い。しかし、パララックスバリアでは問題とならないが、レンティキュラースクリーンによって生じる光収差の影響が問題となる。
【0017】
添付の図面の図10に示される自動立体表示装置は、バックライト13とSLM9との間にパララックスバリア8を配置して、後方パララックスバリア表示装置を形成しており、この点において図3に示されるものとは異なる。この構成の場合、パララックスバリア8が損傷を受けにくいという利点がある。パララックスバリア8がSLM9の後ろに保持されるからである。また、パララックスバリア8の後方面を、光が反射するようにして、スリット上に入射しない光を(吸収するのではなく)再利用できるようにすれば、光効率を改善できる。切り換え可能なディフューザ21は、SLM9とパララックスバリア8との間に配置され、ポリマー拡散液晶(polymer−dispersed liquid crystal)などを備え得る。この表示装置は、低拡散状態に切り換えられると、これまでの記載のように自動立体3D表示装置として動作する。ディフューザ21が高拡散状態に切り換えられると、ディフューザを通過するときに光線が偏向されて均等(あるいは「ランベルト」)分布を形成する。均等分布は、視覚帯の生成を防ぐ。したがって、表示装置は2D表示装置として機能し、SLM9の空間解像度を全て用いた2D画像の表示が可能になる。
【0018】
図11は、公知の型の空間光変調器(SLM)9を示す。このSLM9は、規則的なパターンまたはアレイをなして縦横に配列された複数の絵素(画素)を備える液晶表示装置(LCD)である。このLCD(SLM)9は、赤画素32、青画素33、および緑画素34を備え、カラー表示を行う。LCD9は薄膜トランジスタツイステッドネマティック型であり、画素と画素とはブラックマスク35により隔てられている。したがって、画素の各カラムは、切れずにつながった垂直な不透明なブラックマスク35ストリップによって、隣のカラムから隔てられている。ブラックマスク35は、光がLCD(SLM)9の薄膜トランジスタを通過することを防ぐ。
【0019】
3D表示を行うために、LCD9の画素の前方にレンティキュラースクリーン8が配置されている。レンティキュラースクリーン8は、垂直方向に延びる複数のレンティキュールを有し、各レンティキュールは、円筒状に光を収束させる。レンティキュールは垂直方向に延び、例えば平凸円柱レンズあるいはグレーデッドインデックス(GRIN)円柱レンズとして形成され得る。各レンティキュールは、複数の画素カラム(図11では4つのカラム)の上方に配置され、画素の各カラムは垂直方向にスライスされた2Dビュー片を提供する。各画素の形状は、矩形に、各画素の右側から突出した小さな矩形の延長部を合わせた形状である。
【0020】
図12に示すように、画素の各カラムが垂直に細くスライスされた2D画像片を表示するように、3D表示装置を後方から適切に照明する。この場合、画像データがLCD9の画素に与えられれば、レンティキュラースクリーン8の各レンティキュールは、そのレンティキュールに関連する4つの画素カラムから、それぞれ視覚帯37〜40を形成する。視覚帯37〜40の広がる方向は、画像を撮像していた期間に、各2Dビューが記録された方向に対応する。観測者の目のそれぞれが隣接する視覚帯37〜40内にあるときに、3D画像が知覚される。
【0021】
図13は、LCD9およびレンティキュラースクリーン8を備えた、EP0625861に開示される型の3D表示装置を示す。LCD9は、水平方向の横列(以下、ロウ)および垂直方向のカラムからなるパターンに画素が配列されている点で、図11に示すLCDとは異なる。特に、各画素は、赤画素32、青画素33及び緑画素34を有する複合画素であり得る。画素は、水平方向においては切れ目なく配列される。言い換えると、画素と画素とを隔てる垂直に連続したブラックマスク部は存在しない。これを達成するために、一番目のロウの各複合画素50は、水平方向に隣接する二番目のロウの複合画素51とは、垂直方向に間隔をあけて配置される。しかし、複合画素50の右側の辺は、複合画素51の左側の辺と同じ垂直な線(画素カラムが延びる方向)上にある。したがって、図11と比較すると、LCD9の垂直方向の解像度は事実上半減するが、スクリーン8の各レンティキュールにより結像する画素カラムの数は二倍となって8となる。
【0022】
図14に示すように、スクリーン8の各レンティキュールは、8本の視覚帯52〜59を生成する。これらの出力光ビームは、角度的には切れ目なく続いており、連続した水平方向の視差を有する8個の様々な2Dビューを表す。したがって、図12に示した41のような「黒色」領域、および46のような「灰色」領域はなくなり、観測者は、実質的に一定の強度で、かつ画像ギャップのない3D画像を知覚することができる。さらに、各3D画像フレームに対する2Dビューの数は、垂直方向の解像度を半減させることにより倍増する。
【0023】
EP0617549は、観測者の目ごとに別々のディスプレイ装置および光学系を有するヘッドマウント式立体表示装置を開示している。各ディスプレイ装置は、バックライトおよびLCDを備え、各ペドカルシステム(pedocal system)が立体対のうちの、左眼ビューまたは右眼ビューに関するバーチャル画像を形成する。快適な視覚のために、観測者前方の同一の領域内にバーチャル画像が形成される。
【0024】
EP0262955は、複数のローブにおいて繰り返される2つのビューを提供する型の自動立体表示装置を開示している。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図11および図12に示した装置では、画素カラムと画素カラムとの間にあるブラックマスク35の縦方向の部分もまた、41〜45で表した方向に結像する。さらに視覚帯37〜40は、46〜48のように明るさが減少した領域を含んでいる。明るさの減少は、主となる画素部から延びる矩形の突出部が結像するために生じる。このため、表示装置の出力は、均一な明るさの連続した視差を有していないという課題があった。
【0026】
図13に示されるLCD9は、切れ目のない視覚帯を提供できる点で、図11に示されるLCD9の欠点を克服している。しかし、望ましくない視覚的アーチファクトが観測者に見えるのを防ぐためには、画素が水平方向において正確に切れ目なく繋がっていなければならない。特に、水平方向において画素間にアンダーラップ(隙間)またはオーバーラップ(重なり)があると、観測者の目が各視覚帯から隣接する視覚帯に移動する際に、強度のばらつきを引き起こす。したがって、このような作用を回避するためには、この型のLCDは非常に厳密な公差で製造されなればならず、製造が煩雑になり、また製造コストが高くなるという課題があった。
【0027】
さらに、以下に記載するように、図13のLCDにおいて、左右のビューの間のクロストークは、望ましくない視覚的アーチファクトを引き起こし得る。具体的には、それぞれの目に見えるクロストークの量が異なったり、観測者の動きにしたがって段階的に変化するという課題があった。
【0028】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、視覚的アーチファクトが少ない自動立体表示装置を提供することである。
【0029】
【課題を解決するための手段】
本発明の視点補正自動立体表示装置は、少なくとも1つのディスプレイ装置と、該ディスプレイ装置と協働して、ウィンドウ平面に少なくとも3つの視覚ウィンドウを、隣接する対が横方向にオーバーラップするように形成する光学系と、観測者の位置を決定する観測者トラッキングシステムと、該観測者トラッキングシステムに反応する画像コントローラとを備え、該画像コントローラは、前記ディスプレイ装置によって表示される画像を分割し、観測者の左目を含むウィンドウが左目用ビューデータを受け取り、観測者の右目を含むウィンドウが右目用ビューデータを受け取り、隣接するウィンドウがオーバーラップする領域内に観測者の目がある場合に該隣接するウィンドウの一方がブラックビューデータを受け取るように制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【0045】
好ましくは、前記観測者トラッキングシステムが複数の観測者の位置を決定するように構成され、かつ観測者毎に少なくとも3つのウィンドウが提供される。
【0046】
さらに好ましくは、隣接するウィンドウがオーバーラップする領域内に観測者の目があるときに、該隣接するウィンドウの一方が受け取る画像データをブラックから該観測者の目に対応した画像データに切り換え、同時に、該隣接するウィンドウの他方が受け取る画像データを該観測者の目に対応した画像データからブラックに切り換えるように前記画像コントローラが構成されている。
【0047】
また、本発明の視点補正自動立体表示装置は、少なくとも1つのディスプレイ装置と、該ディスプレイ装置と協働して、ウィンドウ平面に少なくとも3つの視覚ウィンドウを、隣接する対が横方向にオーバーラップするように形成する光学系と、観測者の位置を決定する観測者トラッキングシステムと、該観測者トラッキングシステムに反応する画像コントローラとを備え、該画像コントローラは、前記ディスプレイ装置の表示面上の領域内にある画像を、前記各ウィンドウに供給されるように分割し、観測者の左目が左目用画像情報のみを知覚し、観測者の右目が右目用画像情報のみを知覚し、観測者の目が前記ウィンドウの2つで光を受け取るような領域においては該2つのウィンドウの一方がブラックに切り換えられるように制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【0048】
好ましくは、前記ディスプレイ装置と前記光学系とが協働して、eを平均眼間間隔、Nをローブ毎のウィンドウの数として、横方向ピッチが(2×e/N)にほぼ等しいウィンドウを形成する。
【0049】
また、絵素は、矩形あるいは平行四辺形などの形状であって良い。このような構成によれば、視覚ウィンドウ上の照明強度のばらつきを回避できる。
【0050】
空間光変調器は、エレクトロルミネッセンス表示装置等の発光型装置として、あるいは液晶装置等の光透過型装置として、例えばバックライト等の照明源と関連付けて具現化されても良い。
【0051】
視差装置としては、パララックスバリア、レンティキュラースクリーン、およびホログラム等がある。
【0052】
また、絵素は、矩形あるいは平行四辺形などの形状であって良い。このような構成によれば、視覚ウィンドウ上の照明強度のばらつきを回避できる。
【0053】
空間光変調器は、エレクトロルミネッセンス表示装置等の発光型装置として、あるいは液晶装置等の光透過型装置として、例えばバックライト等の照明源と関連付けて具現化されても良い。
【0054】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、全く可動部を必要とせず、観測者を横方向に、または横方向と装置からの距離方向とにトラッキングする表示装置を提供できる。レンティキュラースクリーン、あるいは前方または後方パララックスバリアをこの表示装置に用いても良い。ローブ毎に3つの視覚ウィンドウを用いて、この表示装置の3Dモードにおける解像度の損失を最小限に抑えることができる。あるいは、3つまたはそれ以上のウィンドウを用いて、表示性能の特定の局面を向上させることができる。観測者毎に少なくとも3つのウィンドウを設けることにより、必要に応じて、数人の観測者を別々にトラッキングすることが可能である。画素化された装置において、画素の境界線では、望ましくない視覚的アーチファクトが生じないので、製作公差に余裕ができる。また、公知の表示装置と比べて、表示装置のクロストークパフォーマンスが向上する。例えば、それぞれの目に見えるクロストークの量はほぼ同じであり、観測者の動きにしたがって段階的に変化することもない。
【0055】
液晶装置を用いる場合、この装置は、現存の技術を利用して比較的小さな改変を行うだけで製造できる。例えば、公知の型のLCDのブラックマスクを改変するだけで、適切な装置が得られる。
【0056】
添付の図面を参照しながら実施形態を示して、本発明をさらに説明する。なお、図面中、同一部材には同一の参照番号が付けられている。
【0057】
図15は、LCD9の一部を示す。LCD9は、水平方向において画素50がオーバーラップする点で、図13に示されるLCDとは異なる。画素50は、辺がロウ方向とカラム方向とにそろえられた矩形である。各画素の幅wは水平方向(即ちロウ方向)における画素のピッチpよりも大きく、これにより、隣接する画素対のそれぞれの間に、mで表されるオーバーラップが得られる。
【0058】
視差装置8は、レンティキュラースクリーンとして図示されているが、パララックスバリア等の他のいかなる適切な装置でも良い。視差装置8のピッチPは、画素のピッチpの整数倍にほぼ等しい。しかし、これまでの記載のように、視点補正表示装置(view point corrected displays)の場合は、レンティキュラースクリーン8のピッチPを画素50のピッチpの整数倍よりも若干小さくする。
【0059】
後方照明を備えた図13および図15に示される3D表示装置は、リバーショナリー(reversionary)2Dモードに使用できる。2Dモードにおいて、このような表示装置に図15のLCDを使用した場合、図13のLCDを使用した表示装置よりも明るくなる。しかし、画素の垂直方向の範囲および垂直なブラックマスクの幅が同じである場合は、自動立体モードの明るさは同じである。
【0060】
図15に示される型の表示装置は、投射型ディスプレイシステムに使用できる。例えば、表示装置の出力はパララックスバリアあるいはレンティキュラースクリーンの後方に投射され得る。あるいは、オートコリメーションリフレクタまたはレトロリフレクタなどの方向維持スクリーン上に、数個のプロジェクターを結像する場合、プロジェクターレンズの開口部をオーバーラップさせることによって、オーバーラップを有するウィンドウが得られる。
【0061】
図15の表示装置は、カラー表示装置であり得る。例えば、EP0625861あるいはEP0752610に開示されている型のカラーフィルタ配置が、図15のLCDに使用できる。
【0062】
図16は、スクリーン8のレンティキュールの1つを通して画素50を結像することにより生成される視覚帯を示す。LCD9がバックライト等によって適切に照明されると、レンティキュールによって、図示されるように9個の視覚帯53〜61からなる扇形の組が生じる。53および54等の隣接する視覚帯対には、隣接する画素のオーバーラップ領域mに対応する角度のオーバーラップがある。図15および図16に示されるLCDは、図示されるように、3つのローブのそれぞれに3つの視覚帯を生成する。レンティキュールのすぐ下に配置される画素50は、0次ローブに視覚帯56〜58を生成する。これと同じレンティキュールを介して、隣接するレンティキュールの下にある3つの画素は+1次ローブに視覚帯53〜55を生成し、また反対側に隣接するレンティキュールの下にある3つの画素50は−1次ローブに視覚帯59〜61を生成する。
【0063】
図17は、図13に示される型のLCDによって生じ得る視覚的アーチファクトを示す。製作公差により、隣接する画素50が、水平方向において厳密に切れ目なく繋がっていない場合がある。図17は、このような公差によって生じるアンダーラップ(即ち、隣接する画素間のギャップ)が存在する場合を示す。観測者の目62からの光線路によって示されるように、レンティキュラースクリーン8には、軸上解像スポットサイズ(an on−axis resolved spot size)が存在する。この軸上解像スポットサイズは、実際には数マイクロメータである。結果的に1マイクロメータオーダーの誤差を画素の繋がりに及ぼす製作公差が存在すると、LCD画素平面における目の像(「アイスポット」)が隣接する画素間の境界を横切る際に、この製作公差がレンティキュールからの光の強度の変化として現れる。これは、アンダーラップの場合について図17に示されており、目の位置に対応する光強度の強度プロファイルが63で示されている。目62が隣接する画素間の境界を横切る際に強度が減少する。一方、画素間にオーバーラップがある場合には強度が増大する。製作公差を改善することによってこのような強度のばらつきを低減することができるが、その場合、製造コストが高くなり、また製造がより困難になる。
【0064】
図18に示されるように、レンティキュラースクリーン8によって、アイスポットが明確な幅(finite width)を有するバー64として結像する。光強度は、バー64と画素50とのオーバーラップ面積に比例する。図18に示されるようにアンダーラップが存在するため、隣接する画素間の境界をバー64が横切る際にオーバーラップ面積が変化する。
【0065】
隣接する画素50間にオーバーラップ領域mを設け、さらに観測者の目が隣接する視覚帯のオーバーラップ領域内にあるときに、隣接する画素間の切り換えを行うことで、図15のLCD9はこの問題を克服している。隣接する画素の強度パフォーマンスが同じである場合、オーバーラップ領域mが確実にアイスポットよりも幅広くなるようにし、かつアイスポットがオーバーラップ領域内に完全に入っているときに画素間の切り換えが確実に起こるようにすれば、強度の変化、またはばらつきによる視覚的アーチファクトを実質的に排除、あるいは見えなくすることができる。隣接する画素間の強度の不整合による小さな強度変化であれば、隣接する画素間のクロスフェーディング(cross fading)によって実質的に見えなくできるので、視覚的アーチファクトは低減または実質的に排除される。さらに、これに伴って製作公差要件が実質的に緩和される。なぜなら、隣接する画素間に設けられるオーバーラップ領域mの幅が十分であるかを確かめる必要はほとんどないからである。
【0066】
液晶表示装置のブラックマスクの製造において、非常に鋭い角を孔内に得るのは困難である。したがって、実質的に矩形である画素の角には、それに付随して、ある半径の曲線が存在する。これにより、垂直孔が失われてウィンドウの辺で若干の輝度の低下が起こる。図15の表示装置の場合、通常のトラッキング動作中に視覚者(viewer)がウィンドウの辺を越えなければ、この輝度の低下によって起こり得る視覚的アーチファクトは全て回避できる。
【0067】
図19は、図13に示されるレンティキュラー表示装置を備えた、EP0726482に開示される型の自動立体表示装置を示す。画像データがディスプレイ装置に与えられると、それぞれ異なるビューに対応する多数の視覚帯が生成される。同一ビューに対応する視覚帯は所定の位置に収束し、これにより、視点補正帯を形成する。視点補正帯において、観測者は自動立体効果を観測できる。各視点補正帯の中の最も幅広い部分が「ウィンドウ」を規定する。「ウィンドウ」はディスプレイ装置から所定の距離に現れる。
【0068】
ウィンドウは互いに切れ目なく繋がり、横方向に延びる視覚領域を規定する。各ウィンドウに表示される画像が観測者の位置に応じて更新されれば、この視覚領域において自動立体効果が観測される。1、2、および3と表記された3つのウィンドウは、−1、0、および+1と表記された3つのローブに結像する。図示された「3ウィンドウ」表示装置の場合、各ウィンドウの横方向の範囲は、観測者群の眼間間隔の平均の3分の2である。各ウィンドウが左ビューデータもしくは右ビューデータのどちらかを表示するように表示装置を構成する。1つのウィンドウ内で左右のビューが混ざることはない。
【0069】
観測者が図19のAの位置にいるとき、観測者の右目Rは0次ローブの第1ウィンドウ1内にあり、観測者の左目Lは0次ローブの第2ウィンドウ2および第3ウィンドウ3の境界線上にある。A〜Gの位置は観測者の横方向の位置を示すが、観測者の距離方向の位置は、常に、正規(nominal)視覚距離にある。第1ウィンドウ1を(第1表示装置を介して)制御して右ビューデータを表示し、第2および第3ウィンドウを(第2および第3表示装置を介して)制御して左ビューデータを表示して自動立体ビューを得る。観測者がAの位置からBの位置に移動すると、観測者の右目は0次ローブの第1および第2ウィンドウの境界へと移動する。同様に、観測者の左目も移動して0次ローブの第2および第3ウィンドウの境界から離れる。この結果、第2ウィンドウ2は観測されなくなるので、観測者がBの位置に到達することを予測して、第2ウィンドウ2に表示される画像データを左ビューデータから右ビューデータへと更新することができる。観測者がBの位置に来ると、観測者の右目の位置は0次ローブの第1ウィンドウ1と第2ウィンドウ2との境界線上となる。第1および第2ウィンドウは、共に右ビューデータを表示している。一方、観測者の左目の位置は、左ビューデータを表示している第3ウィンドウ3の中央に位置する。
【0070】
観測者がBの位置からCの位置に移動すると、観測者の左目が+1次ローブの第1ウィンドウ1を観測できる位置に来るのを予測して、+1次ローブの第1ウィンドウ1を更新して左ビューデータを表示する。
【0071】
図20は、図15に示したLCDおよびレンティキュラースクリーンを備えた自動立体表示装置を概略的に示す。図において、表示装置15は3つの視覚ウィンドウ(1〜3と表記)を2ローブ分繰り返して生成している。観測者の横方向の様々な位置がA〜Gで示されている。A〜Gは、ウィンドウ平面における横方向位置を表す。表は、観測者の各位置において3つのウィンドウに表示される画像データを示す。観測者トラッキングシステムは観測者の位置を決定して、3つの画像表示装置に供給される画像データを制御する。図15に示したレンティキュラー表示装置の構成においては、画素がどの画像表示装置を構成するのかを示すために画素を1〜3と表記している。この型の表示装置の場合、画素カラムによって形成され交互配置された画像ストリップ(interleaved image strips)として、画像が空間的に多重化される。スクリーン8の各レンティキュールの下に位置する画素カラムは3つである。
【0072】
観測者がAの位置にいるとき、左目の位置はウィンドウ3内であるので、第3画像表示装置をなす画素によって左ビューデータが表示される。右目はウィンドウ1とウィンドウ2とのオーバーラップ領域内にある。観測者が左に移動すると、ウィンドウ1に表示されていた右目用ビューデータがウィンドウ2に切り換えられ、ウィンドウ1に画像を供給している画素がブラックに切り換えられる。したがって、Bの位置において、右および左ビューデータは、それぞれウィンドウ2および3に表示される。
【0073】
観測者がCの位置を通るとき、右目はウィンドウ2内に留まる。したがって、ウィンドウ2は右画像ビューデータを表示し続ける。しかし、左目はウィンドウ3と、隣接ローブのウィンドウ1とのオーバーラップ領域に移動する。したがって、ウィンドウ1を形成する画素に左画像ビューデータが供給され、ウィンドウ3を形成する画素はブラックに切り換えられて画像を表示しなくなる。したがって、これまでに記載したように、図13に示される切れ目のない型の表示装置と比較して、観測者が移動する際に強度のばらつきによって引き起こされる視覚的アーチファクトは実質的に軽減あるいは排除される。
【0074】
図13に示される表示装置の横方向トラッキング動作はEP0726482に記載されている。この動作は、図20を参照して説明した動作とは異なり、どのタイミングにおいても、隣接する2つのウィンドウが自動立体対の一方のビューを表示し、3つ目のウィンドウが自動立体対の他方のビューを表示している。この動作によるクロストークパフォーマンスが図21に示されている。図21の上側の図は、ウィンドウ1およびウィンドウ2が左画像データを表示している場合の、位置対強度の関係を示す。中間の図は、右画像データを表示しているウィンドウ3を示す。図21の下側の図に示されるように、ウィンドウからの光は隣接する両側のウィンドウに漏れる。しかし、2つのウィンドウが左ビューを表示し、1つのウィンドウが右ビューを表示しているため、ウィンドウ3からウィンドウ1および2に漏れる光の量に比べてウィンドウ1および2からウィンドウ3に漏れる光の量は大きい。したがって、右ビューは左ビューよりも大きなクロストークを含む。
【0075】
観測者が移動するとこの状況が反対になり、左ビューに起こるクロストークの方が大きくなる。この結果、観測者が移動する際に多少の画像フリッカアーチファクトが見える。
【0076】
図22および図23は、図20に示される表示装置における左右ビュー間のクロストークの作用を示す。図22は画像データが切り換えられる直前のクロストークを示し、図23はその直後のクロストークを示す。この表示装置の場合、どのタイミングにおいても照明されるウィンドウはビュー毎に1つのみであるため、左右両ビューでのクロストークの量は実質的に等しい。したがって、クロストークのばらつきによる画像フリッカアーチファクトは実質的に排除される。
【0077】
隣接するウィンドウの最良のオーバーラップ、つまり隣接する画素の最良のオーバーラップは、表示装置のクロストークパフォーマンスと収差パフォーマンスとの妥協点である。図24は、レンティキュラースクリーンあるいはパララックスバリアによって垂直なバーとして得られるアイスポットを示す。アイスポットL1およびR1は、観測者が第1の位置にいる場合のアイスポットの位置を示し、アイスポットL2およびR2は第2の別の位置にいる観測者に対応する。図示されるように、アイスポットの幅は隣接する画素間のオーバーラップ領域の幅よりも大きい。この場合、図24の一部分であるグラフに概略的に示されるように、オーバーラップ領域上を目が通過する際に観測者には強度変化が見える。また、観測者が表示装置の軸から離れるにつれてアイスポットは大きくなる。したがって、観測者が中央位置から離れるにつれてこのフリッカアーチファクトが増大するため、表示装置に対する許容可能な視覚自由度が制限される。一方、「アクティブ」ウィンドウ間の間隔はさらに広がるため、ビューとビューとの間でのクロストークは軽減される。
【0078】
図25は、隣接する画素50間のオーバーラップが比較的大きい場合を示す。各アイスポットの幅が隣接する画素間のオーバーラップ領域の幅よりも実質的に小さいため、強度の変動は実質的に軽減あるいは排除される。しかし、左右の画像ビューデータを表示しているアクティブウィンドウ間の距離は大幅に縮まる。したがって、アクティブウィンドウ間の光漏れが実質的に増加するため、クロストークが増大する。アイスポットの幅が隣り合う画素間のギャップよりも小さい場合、目に見えるクロストークは最小となる。表示装置の軸から離れた位置における収差の作用等によりアイスポットが大きくなると、目に見えるクロストークの量は増加する。これにより、観測者が移動する際に強度の変動を引き起こし、その結果、別のフリッカ型アーチファクトを生じる可能性がある。したがって、隣接画素間のオーバーラップ領域の幅の選択は、強度の変動とクロストークの変動との許容可能な妥協点を得るように行われる。
【0079】
レンティキュラースクリーン8の各レンティキュールの下に画素50のカラムを4つ有する、図15に示される型の表示装置を提供することにより、ローブ毎に4つの視覚ウィンドウを生成する表示装置が得られる。このような構成は上述した誤差のメカニズムの影響をずっと受けにくい(immune to the error mechanism)。なぜなら、どの位置においても、両アイスポットが同じビューの画素を上にある必要がないからである。これを達成するには、ビューデータの切り換えが左右の画像ビューデータについてほぼ同時に起こるような位置に視覚ウィンドウを配列する。図24に示される強度のばらつきを防ぐために、隣接する画素間のオーバーラップ領域を大きくしても良いが、観測者が表示装置に対して横方向に移動する際にクロストークパフォーマンスのばらつきを生じないように、控えのウィンドウは常にブラックに切り換えられる。
【0080】
図26は、画像表示装置により表示されるビューを制御するビデオ多重システムを概略的に示す。3つあるいはそれ以上のウィンドウが生成されるが、必要なのは左目用および右目用ビュー情報のみである。第1、第2、および第3のビデオスイッチ102、104、および106の左目用ビュー入力に、バッファ100を介して左目用ビュー情報が与えられる。第1、第2、および第3のビデオスイッチの右目用ビュー入力に、バッファ108を介して右目用ビュー情報が与えられる。第1、第2、および第3のビデオスイッチのブラック入力に、バッファ109を介してブラックビュー情報が与えられる。ウィンドウの1つに表示を行うために3つの画像表示装置の1つに与えられるビデオビューの選択を各ビデオスイッチは受け持っている。各ビデオスイッチがそれぞれのディスプレイ装置を制御しても良く、あるいは、各ビデオスイッチが単一の表示装置を多重方式で駆動する構成としても良い。
【0081】
各ビデオスイッチはコントローラ110から制御入力を受け取る。コントローラ110は左ビューデータ、右ビューデータ、もしくはブラックビューデータのいずれを表示するかを選択する。コントローラ110は、観測者の位置を決定するトラッキングシステム112に反応する。コントローラ110は、観測者の位置およびディスプレイパラメータの情報を得て、それに基づいて適切なビューを選択し、ビデオスイッチに命令を与えて左ビューまたは右ビューの該当するものを表示させるか、もしくはブラックとする。あるいは、コントローラ110はマニュアル制御111に反応しても良い。マニュアル制御111は観測者によってマニュアル制御されてマニュアル観測者トラッキングを行う。
【0082】
図27は、図15に示されるLCD9およびレンティキュラースクリーン8を用いて横方向および距離方向の観測者トラッキングを行う自動立体表示装置を概略的に示す。表示装置から観測者への光線路が示されている。観測者は、所定の位置よりも表示装置寄りの位置(即ち、表示装置とウィンドウの間)にいる。ウィンドウの境界から観測者の目のそれぞれを通って表示装置に向かってこの光線路をたどることにより、観測者が見る画像を算出できる。右目には、ウィンドウ3の画像が表示装置の領域200内に、ウィンドウ2および3の画像が表示装置の領域201内に、ウィンドウ2の画像が領域202内に、そしてウィンドウ1および2の画像が領域203内に見える。左目には、ウィンドウ1および2の画像が領域204内に、ウィンドウ1の画像が領域205内に、そしてウィンドウ1および2の画像が表示装置の領域206内に見える。
【0083】
図28は、自動立体画像の視覚を維持するようにウィンドウの画像内容を選択する可能な選択例を示す。表示装置の領域207および208のウィンドウ3および2に右目用情報を表示する。表示装置の、領域209のウィンドウ1、領域210のウィンドウ2、および領域211のウィンドウ3に左目用情報を表示する。このように、左目には左目用情報のみが、右目には右目用情報のみが見えるように、ウィンドウ1〜ウィンドウ3を形成する画素によって表示される情報がスライスされる。このような画像のスライス法は、EP0721131に開示される。
【0084】
観測者が表示装置からより離れており、表示装置と観測者の間に視覚ウィンドウが位置する場合は、類似のディスプレイ分析(analysis)およびディスプレイ制御を利用して、自動立体的な視覚を確実にすることができる。観測者が3D画像を知覚できる視覚領域を横方向および距離方向に拡大することができる。
【0085】
ローブ毎のウィンドウが3つの場合、観測者の平均眼間間隔が最良視覚距離でのウィンドウピッチの1.5倍にほぼ等しくなるように表示装置を構成する。(実際には、ローブ毎のウィンドウの数がN個の場合の一般式はWp=2e/Nである。Wpはウィンドウのピッチ、eはユーザ群の平均眼間間隔である。)これは、画素平面でのアイスポットの間隔に対応する。画素平面でのアイスポットの間隔は、画素ピッチpの1.5倍にほぼ等しい。アイスポットの間隔は、観測者が表示装置に近づけば広くなり、観測者が表示装置から離れれば狭くなる。自動立体的な視覚を可能にするアイスポットの最大間隔は2p、最小間隔はpである。レンティキュラー型表示装置の最大および最小視覚距離は以下のように算出できる。
【0086】
3つのウィンドウを有する表示装置において、標準的にフォーカスが調整された(nominally focused)レンティキュラースクリーンであり、その厚さがt、屈折率がn、また観測者の眼間間隔がeである場合、ウィンドウ位置に対応する正規視覚距離Znomは以下のように表される。
【0087】
Znom=et/(1.5np)
最大および最小視覚距離は以下のように表される。
【0088】
Zmin=et/(2np)
Zmax=et/(np)
N個のウィンドウを有する表示装置の場合、正規、最大、および最小視覚距離は以下のように表される。
【0089】
Znom=(2*e*t)/(n*N*p)
Znim=Znom(1−(N−2)/(2(N−1))
Zmax=Znom(1+(N−2)/2)
このように、視覚ウィンドウの数を増やせば、距離方向の視覚自由度が向上する。より多くのウィンドウを用れば、実際の表示装置において横方向の視覚自由度も向上する。なぜなら、アイスポット切り換え点は画素の境界からより離れた位置にあり、収差が画質に及ぼす作用は切り換え点においては小さいからである。
【0090】
図29は、スライスされたビデオ画像片を生成するビデオ多重システムを概略的に示す。3つあるいはそれ以上のウィンドウが設けられるが、必要なのは左目用および右目用ビュー情報のみである。第1、第2、および第3のビデオスイッチ302、304、および306の左目用ビュー入力に、バッファ300を介して左目用ビュー情報が与えられる。第1、第2、および第3のビデオスイッチの右目用ビュー入力に、バッファ308を介して右目用ビュー情報が与えられる。第1、第2、および第3のビデオスイッチのブラック入力に、バッファ309を介してブラックビュー情報が与えられる。ウィンドウの1つにビューを生成するために画像表示装置の1つに与えられるビデオビューの生成を各ビデオスイッチは受け持っている。各ビデオスイッチがそれぞれのディスプレイ装置を制御しても良く、あるいは、図27に示されるように、各ビデオスイッチが単一の表示装置を多重方式で駆動する構成(arrange)としても良い。
【0091】
各ビデオスイッチはコントローラ310から2つの制御入力を受け取る。コントローラ310は、左ビューデータ、右ビューデータ、もしくはブラックビューデータのいずれをビデオ出力のある部分に表示するかを選択する。コントローラ310は、観測者の位置を決定するトラッキングシステム312に反応する。コントローラ310は、観測者の位置およびディスプレイパラメータの情報を得て、それに基づいて適切なビューを選択し、ビデオスイッチに命令を与えて左ビュー、右ビュー、あるいはブラックの中の該当部分を表示させる。例えば、図29に示されるビュー表示装置は、図28に示されるような動作に必要な画像データに対応する。
【0092】
2人以上の観測者をトラッキングして、拡大された視覚範囲内で、各観測者に3D画像を提供するように表示装置を構成することが可能である。例えば、図30に概略的に示される表示装置は2人の観測者をトラッキングできる。このLCDは、オーバーラップする画素カラムとして配列された7組の画素をレンティキュラースクリーンの各レンティキュール下に備える。したがって、この表示装置によって、オーバーラップを有する7つのウィンドウが得られる。この7つのウィンドウは、隣接するローブにおいて繰り返され得る。この表示装置は、2人の観測者を同時にトラッキングして3D画像を知覚させることができる。
【0093】
図31に示される表示装置は、小型イルミネータ13を用いたビーム結合器型であり、これまでに記載した実施形態とは異なる。小型イルミネータ13は、それぞれレンティキュラースクリーンを備える。レンティキュラースクリーンの後方にはパララックスバリアが配置される。パララックスバリアは複数のスリットを備える。このスリットは、それぞれレンティキュラースクリーンのレンティキュールの1つと位置合わせされている。均等拡散バックライトがパララックスバリアの後方に配置される。
【0094】
レンティキュラースクリーンの各レンティキュールは、そのレンティキュールに位置合わせされたパララックスバリアのスリットを0次ローブのウィンドウに結像する。また、同スリットは、隣接レンティキュールによって視覚ウィンドウの中の−1次および+1次ローブの同一ウィンドウに結像する。このように、図31に示される表示装置は、これまでの記載と同様の動作で観測者トラッキングを行う。
【0095】
図32にその一部が示されている表示装置は、レンティキュラースクリーンの代わりにパララックスバリア8を用いており、図16に示したものとは異なる。バリア8は複数のスリットを備える。これらのスリットは、図32に示されるようにLCD9の画素と位置合わせされている。均等拡散バックライト(Lambertian backlight)13がLCDの後方に設けられる。LCDの画素はオーバーラップを有する。明瞭さのために、画素を異なる平面上に図示しているが、通常は単一平面に配置される。
【0096】
図32に示されるように、各スリットは、関連する画素から0次ローブの第1、第2、および第3ウィンドウに、光コーンに沿って光を指向する。さらに、これらのスリットによって、各ローブのウィンドウが互いにオーバーラップし、かつローブが互いにオーバーラップするように、+1次および−1次ローブのウィンドウが形成される。
【0097】
「前方」パララックスバリア8を有する図32に示される型の表示装置が生成する画像は、ある照明レベルにおいては、レンティキュラースクリーンを用いた表示装置よりも暗い。しかし、パララックスバリアは、レンティキュラースクリーンのように光収差の影響を受けない。前方パララックスバリア表示装置の場合、観測者平面において生成されるウィンドウの質(特に各ウィンドウの境界幅)はスリット幅によって制御される。スリットの幅を小さくすると、各ウィンドウ辺の幾何学的な広がりは低減される。しかし、各スリットの幅を小さくすると、スリットでの回析量が大きくなる。したがって、回析作用と幾何学的な劣化作用(geometric degradation effects)との妥協点としてスリット幅を選択する必要がある。
【0098】
図33にその一部が示されている表示装置は、前方パララックスバリア8の代わりに後方パララックスバリア8を用いており、図32に示したものとは異なる。後方パララックスバリア8は、LCD9とバックライト13との間に配置される。切り換え可能なディフューザ21がバリア8と表示装置9と間に設けられる。バリア8の、バックライト13に面する側の表面は光を反射するように作られている。これにより、バリア8のスリットを通過しない光が反射してバックライト13に戻り、再利用される。したがって、表示画像の明るさが向上する。
【0099】
後方パララックスバリア8を使用した場合、各ウィンドウ辺の幾何学的な広がりはパララックスバリアのスリット幅によって制御され、一方、ウィンドウ辺の回析の広がり(diffraction spreading)はSLM9の画素の幅によって制御される。したがって、前方パララックスバリアを用いた図32に示される表示装置と比較して、ウィンドウの結像の質を向上することができる。回析の作用は、英国特許出願第9625497.4号に開示されている。
【0100】
切り換え可能なディフューザ21を切り換えてバリア8のスリットからの光を拡散することにより、この表示装置を2D動作に用いることが可能である。その場合、LCD9を均等拡散光源(Lambertian source)によって照明すれば、広い視覚範囲にわたって2D画像を見ることができる。
【0101】
不透明マスク内に透明スリットアレイを設けて、後方パララックスバリア8を作成しても良い。あるいは、限定された(defined)大きさの光源をレンティキュラースクリーンを介してディフューザ上に結像することでバリアを形成しても良い。
【0102】
図34は、オーバーラップを有する3つあるいはそれ以上のウィンドウをホログラム131によって生成する別の技術を概略的に示す。ホログラム131は複数のホログラフィック素子132を備えている。複数のホログラフィック素子132は、表示装置の空間光変調器の画素にそれぞれ関連し、かつ画素の適切な(appropriate)カラーフィルタのために調整されている。このようなホログラフィック素子132は、レンティキュラースクリーンまたはパララックスバリアと動作において等価であり、平行白色光再生ビーム133等によって適切に照明されると、各ホログラフィック素子132は輪郭のはっきりした(defined)関連する色のウィンドウを生成する。図34に示すような数個のローブを規定するように、各ホログラフィック素子は記録され得る。ホログラフィック素子132はグループ単位に配列され、これにより、各画素グループからの光が図35に示される3つあるいはそれ以上のウィンドウグループの1つに結像する。ホログラム131によって属性および方向性(directionality)が切り換わる画素によって光強度が制御される。ホログラムを使用する利点の1つは、軸から離れた位置における表示装置の性能(behaviour)が大幅に改善されることである。なぜなら、軸から離れた位置における収差は、ホログラムを記録する際にほぼ打ち消されるからである。
【0103】
図36に示されるように、液晶層136およびカラーフィルタ137と共に、SLM9の内部にホログラム131が配置されても良い。したがって、画素孔内にブラックマスクパターンを制御する等の方法で、ホログラムは、実質的に、SLM9を形成する液晶装置の平面上に配置される。各画素のホログラムを調整して、その画素のカラーフィルタに関連する特定色の光を適切なウィンドウに指向することが可能である。これは、図36に省略形で示されている。「W」はウィンドウ、「R」、「G」、「B」はそれぞれ、赤色、緑色、および青色の光を意味する。したがって、表示装置の白色光パフォーマンスが向上し得る。例えば、表示装置用の光源は、3つの幅狭のスペクトルピークを含み得る。カラーフィルタおよび画素と組み合わせたときにホログラフィック素子からの光のスペクトルの広がりが比較的小さくなるように、蛍光管に使用される蛍光体を適切に選択することによって、スペクトルピークが得られる。
【0104】
図37は、ホログラム131がSLM9の外側表面上に配置される別の構成を示す。この構成において平行照明を用いれば、光重合体または二色性ゼラチン内に形成されたホログラム、あるいはエッチングされた表面レリーフ(etched surface relief)または浮き彫り状(embossed)ホログラムの形態のホログラムを利用することが可能である。あるいは、SLM9の各画素内の電極構成を制御することによって、SLM内に回析格子を創り出すことが可能である。
【0105】
ホログラム131はコンピュータによって生成でき、また照明されたウィンドウからの光を参照ビームを用いて干渉することによって記録することも可能である。例えば、マスクと赤色参照ビームとを用いて、各ローブの第1ウィンドウの位置で赤色フィルタを通して記録板を暴露することが可能である。次に、緑色光および青色光についてこの工程を繰り返す。その後、各ウィンドウおよび各対応ホログラフィック素子についてこの工程を繰り返す。
【0106】
図38は、ホログラム131の照明に使用できる平行白色小型バックライトを示す。このバックライトは、レンズアレイ54の素子間に配列されるバリア57を有する。レンズアレイ54は、平行光が得られるように配列される。バリア50の後方表面は、光を反射するように作られている。これにより、使用されなかった光をバックライトイルミネータ13に戻し、再利用する。
【0107】
図39に示される平行バックライトは、レンズアレイ54およびバリア57の代わりに充填密度(packing density)の大きな小ガラス球140を用いており、図38に示されるものとは異なる。また別の実施形態では、隅照明ホログラム(edge lit hologram)によって平行光を得ることも可能である。
【0108】
このようにして、全く可動部のない観測者トラッキング自動立体表示装置が得られる。このような表示装置は、可動部を用いた表示装置よりも強靭かつ反応も速い。また、このような表示装置は、観測者のトラッキングの際の誤差に対する許容度が比較的大きい(relatively insensitive)。
【0109】
非機械的/電子的、横方向/距離方向トラッキング法の機能と、機械的トラッキング法(パララックスバリアまたはレンティキュラースクリーン等のパララックス素子をSLMに対して直動する、あるいは少なくともパララックス素子およびSLMをフラットパネル型表示装置内に備えた積層体(sandwich)を回転させる等)の機能とを組み合わせることが可能である。したがって、非機械的トラッキング法によって得られるスピードおよび拡大された視覚自由度に加えて、機械的トラッキング法によって良好な収差パフォーマンスが得られる(パララックスバリアを通したSLM平面における観測者の目の像は、SLM画素の中央あるいは中央付近に維持される)。このようにして、観測者が別の位置に移動する際に、比較的速度の遅い機械的なシステムによって、パララックスバリアまたはレンティキュラースクリーンをSLMに対して直動させる、あるいは積層体を回転させることができる。さらに、非機械的トラッキング法を機械的トラッキング法と連動させた場合、観測者は、距離方向に拡大した視覚自由度で、自動立体画像を維持できる。これは、機械的な方法のみを用いては不可能である。
【0110】
図15に示される型のLCD9は、オーバーラップを有する必要な画素パターンが得られるように特別な製造方法によって製造されても良いが、そのような製造は比較的非経済的である。具体的には、LCDのアクティブ素子および内部電極用の新しいマスクパターンが必要になるのに伴って、新しい電子駆動スキームが必要となる。
【0111】
図40は、公知の型の従来の「デルタパターン」ブラックマスクを示す。このブラックマスクは、従来のRGBパネル表示装置において目に見えるアクティブ画素領域を規定する。このマスクを改変して、アクティブ画素のためのオーバーラップを有する孔を規定することが可能であり、これにより、図15のLCDを作成できる。この点を除いてはこのLCDは従来型であるが、これまでの記載のように、このLCDは自動立体表示装置での使用に適している。特に、トランジスタやダイオード等のアドレッシング電極あるいはアクティブマトリクス素子の表示装置内での配置を変える必要がない。また、表示装置の電子駆動スキームの一部を形成するトランジスタおよび他の電子部品を移動する必要もない。したがって、アクティブマトリックス型表示装置のために全く新しいマスク組を提供する必要がない。
【0112】
従来のデルタパターン表示装置のカラーフィルタを省略すれば、単色自動立体表示装置での使用に適したLCDが得られる。その場合、元の赤色、緑色、および青色チャネルを用いて、3つの独立した視覚ウィンドウが得られる。したがって、LCDの元の赤色、緑色、および青色チャネルに空間多重ビューの画素を供給することによって3つの空間多重ビューが表示できる。このように、LCDの電子駆動システムを改変する必要は、ほとんどあるいは全くない。
【0113】
このように、図15に示される型のLCDは、現存の工程を利用してほとんど改変を行わずに製造できる。したがって、このようなLCDは経済的である。
【0114】
図41は、空間光変調器40、レンズ77、および照明源13を備えた表示装置を示す。照明源13は、72、73、および74で表される対に配列されオーバーラップを有する6つの発光素子を備えている。レンズ77の作用により、正規視覚距離Zで光源13の像が形成される。各発光素子対の素子間距離は他の対と同じであり、またこれらの素子は共通平面上に配列されている。これらの発光素子対は、順次照明される。各イルミネータ対が順次照明するのに伴って、ビデオ情報が空間光変調器に時間多重方式で順次供給される。このような表示装置によりオーバーラップする2つのローブが正規視覚位置Zで得られる。各ローブはオーバーラップする3つのウィンドウを有する。6つの発光素子が個別に制御可能な場合、この表示装置を6ウィンドウ単一ローブ表示装置として操作して、同等な移動自由度を達成することが可能である。
【0115】
図42に示される表示装置において、第1の光源13aは、規則的な間隔で配置された3つのイルミネータを備え、かつレンズ82を介して第1の空間光変調器9aを照明させるように構成されている。同様に、第2の光源13bは、規則的な間隔で配置された3つのイルミネータを備え、かつレンズ86を介して第2の空間光変調器9bを照明させるように構成される。第3の光源13c、第3のレンズ89、および第3の空間光変調器9cについても構成は同じである。それぞれの空間光変調器9aおよび9bによって変調された後に、第1および第2の光源13aおよび13bそれぞれの像は、第1のビーム結合器90によって結合される。この結合した像は、第2のビーム結合器92によって、第3の空間光変調器9cによる変調後、さらに第3の光源13cの像と結合される。これらの像は、互いに横方向にずらして配列され、これにより、オーバーラップする3つのローブの出力が正規視覚位置Zにおいて得られる。3つのローブは、オーバーラップするウィンドウを3つずつ有している。
【0116】
図43は、本発明の一実施形態である表示装置を概略的に示す。空間光変調器9は、第1および第2のレンティキュラーアレイ182および184の間に挟まれている。第1のアレイ182は空間光変調器9の近傍にあり、そのピッチは空間光変調器のピッチにほぼ等しい。第2のレンティキュラーアレイ184のピッチは、第1のレンティキュラーアレイのピッチのほぼ2倍である。ディフューザ186は、空間光変調器9と第2のレンティキュラースクリーン184との中間に位置する。オーバーラップを有する第1および第2の光源13aおよび13bは、レンズ192を介して第1のレンティキュラーアレイ182を照明させるように配列される。空間光変調器9による変調の後に光源13aおよび13bの像がディフューザ186上に形成されるように、ディフューザ186が配置される。ディフューザ186は、第2のレンティキュラースクリーン184の物体平面内にも存在する。第2のレンティキュラースクリーン184は、正規視覚位置Zにおいてディフューザ186を再結像する。
【0117】
光源13aおよび13b、並びに空間光変調器9は、時間多重方式で駆動される。第1の光源13aが照明すると、空間光変調器9の第1および第2の変調素子194および196は、オーバーラップを有する変調画像をディフューザ186の第1の領域に形成する。第1のイルミネータ13aが消され、第2のイルミネータ13bが照明すると、同変調素子194および196は、ディフューザ186上の第1の領域とオーバーラップしている第2の領域に、オーバーラップを有する画像を形成する。これらの画像が再結像して、オーバーラップを有するウィンドウが形成される。このような実施形態においては、空間多重および時間多重の両方を組み合わせて、マルチローブ4ビュー表示装置を得ている。
【0118】
図44は、複数のプロジェクター(2つのみを図示)を備えたプロジェクション表示装置を示す。各プロジェクターは、光源/反射板400、コンデンサレンズ401、LCD402、および投射レンズ403を備えている。LCDによって表示された画像がオートコリメーションスクリーン(autocollimating screen)404上に投射され、これにより、オーバーラップを有するウィンドウ組405が得られる。オーバーラップを有するウィンドウ405は、各ローブにおける投射レンズ孔の像である。オートコリメーションスクリーン404によってローブが得られる。
【0119】
図45は、オーバーラップを有するウィンドウ405を形成するのに使用できるプロジェクション孔の配置を示す。これらの孔は円形であるため、オーバーラップを有するウィンドウ上に強度のばらつきが存在する。図46に示されるように、正方形のマスクを用いてプロジェクション孔を制限すれば、ウィンドウ平面における強度をより均一にすることができる。
【0120】
本発明の範囲を逸脱せずに様々な改変を行うことが可能である。例えば、表示装置にSLMを用いてそれを適切に照明させる代わりに、発光型あるいは反射型ディスプレイ装置等の他の型の画像ディスプレイ装置を用いることが可能である。
【0121】
図15に示されるSLM9は、矩形の画素50の規則的なアレイを備えており、これらの画素は一定の垂直孔を有する。しかし、他の構成も可能である。例えば、図47は、画素が一定の垂直孔を有する平行四辺形の画素のアレイを示す。
【0122】
電子的トラッキングを行う表示装置において、望ましくない視覚的アーチファクトを知覚することなく観測者が移動できるようにするためには、視覚ウィンドウの強度レベルが均一であることが重要である。このようにすれば、観測者が表示強度のシッカー(thicker)あるいは変化を見ずに、ある視覚領域内を移動、あるいは同一画像を表示している他の視覚領域へ移動できる。
【0123】
図48において500に示すように、これまでに記載したSLM9に生じ得る1つの問題は、SLMが低輝度あるいはブラックのバックグラウンドを表示する際に、画素の境界線が細い白線に見えてしまう場合があることである。このような光漏れは、偏光作用によるものであると考えられる。ブラックに切り換えられたLCDにおいて、光は、互いに交差する偏光子(polariser)によって遮断されて透過できない。この入力光は、入力偏光子によって1つの平面に偏光される。この平面は、液晶によって再配向されて、出力偏光子の好適な透過軸に対して90ーとなる。したがって、第2の偏光子によって実質的に全ての光が遮断されるため、表示がブラックに見える。
【0124】
ブラック状態において画素の辺から光が漏れる場合、パネルの辺付近に偏光面の乱れ(disturbance)があるはずである。画素の辺が入力(および出力)偏光子に対して45ーに配向されている場合、ほとんどの光がその画素の辺から漏れることが分かっている。辺が、入力偏光子または出力偏光子のいずれかの軸方向に配向されていれば、光漏れは起こらない。残念なことに、一般的なTFTツイステッドネマティック型LCDにおいては、視野角上の理由から、偏光子が垂直方向および水平方向に対して45ーに配向される。このために、矩形画素等の垂直方向の辺は光漏れを引き起こす。このメカニズムは、ブラックマスク35によって規定される画素孔の辺における光の反射、回析、あるいは散乱による偏光角の回転によるものであると考えられる。
【0125】
レンティキュラースクリーンを有する3D自動立体表示装置の場合、画素の右側の辺(right edges)500からの光はレンズ孔によって集められてウィンドウ平面に結像し、これにより、光の細い垂直ストリップを生じる。これらのストリップは、低輝度画像バックグラウンドに対して比較的見えやすく、細い光ストリップとして見える。
【0126】
図49は、SLM9におけるこのような光漏れを低減あるいは排除する技術の一例を示す。SLM9は、ガラス基板10aおよび10bを備えている。基板10bとバックライト13との間には入力偏光子503が配置される。基板10aの内側表面上にはブラックマスク層35が形成される。基板10aおよび10bの間には、液晶層、電極、その他を備えたアクティブ層502が設けられる。通常は基板10aの外側表面上に配置される出力偏光子は、ブラックマスク35とアクティブ層502との間の501の位置に内的に配置される。この構成によれば、各画素からの光はブラックマスク35に到達する前に消されるので、その後の偏光方向の回転による影響が無くなり、光漏れが起こらない。
【0127】
図50および図51は、光漏れを低減あるいは排除する別の技術を示す。入力偏光子503および出力偏光子501は、画素孔の辺に平行なそれぞれの偏光方向に配向される。画素孔の隣り合う辺の間の角が、図50に示されるように丸まっていても良く、この場合、光漏れは丸まった角にしか起こり得ない。しかし、平行な不透明ストリップを備えた第2のブラックマスク35bが第1のブラックマスク35aの上に重ねられると、この組み合わせにより、鋭い角を有するブラックマスク35が形成される。このように、製造時の欠陥による画素の角の丸まりは、ほぼ排除でき、角における光漏れをほぼ回避できる。
【0128】
ツイステッドネマティック液晶を使用する場合、偏光子501および502をこの様な方法で配向すると、LCDの視野角に影響を及ぼす。この結果、周知のように、中央線の両側でパネルのコントラストが異なる。これは、図51に示されるように複屈折率(即ち反応メソゲン(reacted mesogen))層504を追加することにより、あるいは別の液晶材料を用いることにより補正できる。
【0129】
この偏光の回転は、ブラックマスクの辺で反射する傾いた光線によるものであり、平行光バックライトを使用することによってこの光漏れの源を低減できる。しかし、これは表示装置の視覚帯に影響を及ぼし、また、小型のシステムにおいては困難である。
【0130】
光漏れメカニズムが、反射によるものである場合、比較的反射率の低いブラックマスクを使用すれば、反射光の光量を低減できる。公知の無機物層の代わりに、有機顔料層、あるいはエマルジョン層などを用いて、この作用を低減することが可能である。
【0131】
【発明の効果】
本発明によれば、製作公差に余裕ができる。なぜなら、視覚ウィンドウの位置の小さな誤差では、望ましくない視覚的アーチファクトが生じないからである。
【0132】
本発明によれば、可動部を設けなくとも観測者トラッキングが可能となる。また、そのような観測者トラッキング表示装置の最も簡易な形態は、1つの表示装置で3つのウィンドウを提供するものである。
【0133】
本発明によれば、さらに、観測者の視覚自由度がさらにひろがる。好ましくは、ローブが互いにオーバーラップする。
【0134】
本発明によれば、画素化された空間光変調器が利用可能であり、洗練された方法で表示装置を具現化する。
【0135】
本発明によれば、また、絵素は、矩形あるいは平行四辺形などの形状であって良い。このような構成によれば、視覚ウィンドウ上の照明強度のばらつきを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】公知の型の立体表示装置の概略平面図である。
【図2】公知の型の自動立体表示装置の概略平面図である。
【図3】公知の型の自動立体表示装置の概略横方向断面図である。
【図4】非視点補正自動立体表示装置を示す概略平面図である。
【図5】公知の視点補正自動立体表示装置を示す概略平面図である。
【図6】図5と同様の図であり、図5に示される型の表示装置における画素カラム間のギャップの作用を示す。
【図7】図5と同様の図であり、図5に示される型の表示装置における一定でない垂直孔の画素の作用を示す。
【図8】公知の型の自動立体表示装置におけるローブの形成を示す概略平面図である。
【図9】別の公知の型の自動立体表示装置を示す概略平面図である。
【図10】さらに別の公知の型の自動立体表示装置を示す概略横方向断面図である。
【図11】公知の型の方向性表示装置を示す図である。
【図12】図11の表示装置の出力を示す図である。
【図13】他の公知の型の方向性表示装置を示す図である。
【図14】図13の表示装置の光出力を示す図である。
【図15】本発明の一実施形態をなす方向性表示装置を示す図である。
【図16】図15の表示装置の光出力の示す図である。
【図17】図13の表示装置によって生じる強度のばらつきを示す図である。
【図18】図13の表示装置によって生じる強度のばらつきを示す図である。
【図19】観測者トラッキングを行う、公知の型の自動立体表示装置を示す図である。
【図20】横方向の観測者トラッキングを行う、本発明の一実施形態をなす自動立体表示装置を示す図である。
【図21】図19に示される型の表示装置において生じるクロストーク作用を示す図である。
【図22】図20の表示装置のクロストークパフォーマンスを示す図である。
【図23】図20の表示装置のクロストークパフォーマンスを示す図である。
【図24】図20の表示装置において、隣接する画素のオーバーラップを変化させることが、強度の変動およびクロストークに及ぼす作用を示す図である。
【図25】図20の表示装置において、隣接する画素のオーバーラップを変化させることが、強度の変動およびクロストークに及ぼす作用を示す図である。
【図26】図20に示される表示装置を制御するための制御システムを示す図である。
【図27】自動立体表示装置、および観測者が所定の視覚距離から移動した時の作用を示す図である。
【図28】図27に示した表示装置を距離方向の観測者トラッキングを行うように操作した場合を示す図である。
【図29】図28の表示装置の制御システムを示す図である。
【図30】複数観測者トラッキングを行う、図15に示される型の表示装置を示す図である。
【図31】オーバーラップするウィンドウを有する他の自動立体表示装置を示す図である。
【図32】前方パララックスバリアを用いた表示装置の一部を示す概略断面図である。
【図33】後方パララックスバリアを用いた表示装置の一部を示す概略断面図である。
【図34】ホログラムを用いた視覚ウィンドウの形成を概略的に示す図である。
【図35】ホログラムを用いた視覚ウィンドウの形成を概略的に示す図である。
【図36】内部ホログラムを用いた表示装置の一部を示す概略断面図である。
【図37】外部ホログラムを用いた表示装置の一部を示す概略断面図である。
【図38】ホログラムを照明させるための小型バックライトを示す概略断面図である。
【図39】ホログラムを照明させるための小型バックライトを示す概略断面図である。
【図40】公知の型のデルタパターン液晶表示装置を示す図である。
【図41】本発明の一実施形態である時間多重表示装置を示す概略図である。
【図42】本発明の一実施形態である3ビュービーム結合器表示装置(three view beam combiner display)を示す概略図である。
【図43】本発明の一実施形態をなす4ビュー表示装置(four view display)を示す概略図である。
【図44】本発明の一実施形態をなすプロジェクション表示装置を示す概略図である。
【図45】図44の表示装置のプロジェクション孔の配置を示す図である。
【図46】図44の表示装置のプロジェクション孔の配置を示す図である。
【図47】平行四辺形を用いた画素構成を示す図である。
【図48】ブラック状態にあるLCD SLMの様子を示す図であり、光漏れの発生を示している。
【図49】光漏れを低減するように構成したSLMの断面図である。
【図50】光漏れを低減するためのブラックマスク配置を示す図である。
【図51】図50のブラックマスク配置を利用したSLMの断面図である。
【符号の説明】
9 オーバーラップする画素を有するLCD
8 パララックスバリア
13 小型バックライト
10a、10b 基板ガラス
21 切り換え可能なディフューザ
35 ブラックマスク層
35a 第1のブラックマスク層
35b 第2のブラックマスク層
54 レンズアレイ
57 バリア
102 ビデオスイッチ
110 コントローラ
112 トラッキングシステム
111 マニュアル制御
132 各画素に関連し、適切なカラーフィルタのために調整されたホログラフィック素子
133 平行光、白色光
134 数個のローブに生成されたオーバーラップを有するウィンドウ
136 液晶層
137 カラーフィルタ
131 ホログラム
140 (充填密度の大きな小径球)
404 オートコリメーションスクリーン
500 画素の辺における光漏れ
501 内部偏光子(出力偏光子)
503 入力偏光子
504 視野角を改善する複屈折率層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an autostereoscopic display device.
[0002]
[Prior art]
In normal operation of looking at an object, the two human eyes perceive an external view in their respective perspectives. This is due to the distance between eyes (interocular distance). The brain then uses these two views to estimate the distance of various objects in a scene. In order to obtain a display device that effectively displays three-dimensional (3D) images, it is necessary to reproduce this situation and supply so-called “stereo pairs” of images one by one to each eye of the observer.
[0003]
Depending on how different views are supplied to each eye, 3D displays are categorized into two types: stereoscopic and autostereoscopic. Typically, stereoscopic displays display both images over a large viewing area. In one known type of configuration, the observer wears two head mounted separate channels, such as head mounted displays. Each channel gives each of the autostereoscopic pairs of images an associated eye. In other types of stereoscopic displays, both images are typically displayed over a wide viewing area. FIG. 1 shows such a
[0004]
In the case of an autostereoscopic display device, the observer does not need to wear any visual aid. Instead, as shown in FIG. 2 of the accompanying drawings, the two views are only visible from a limited spatial area. The
[0005]
In the case of a flat panel autostereoscopic display device, a visual region is typically formed by cooperation of a picture element (pixel) structure of the display device and an optical element called a parallax optic. The parallax optical system includes a parallax barrier, a lenticular screen, a hologram, and the like. Parallax barriers are screens with translucent vertical slits separated by opaque areas. FIG. 3 shows a front parallax barrier type autostereoscopic display device. The
[0006]
The pitch of the slits 14 is selected to be close to an integral multiple of the pitch of the columns of the pixels 11. Thereby, the pixel column group is associated with each slit of the
[0007]
The function of the parallax optical system (parallax barrier) 8 is to restrict the direction in which light passes through each pixel to a predetermined output angle range. For primary light, the angular range of view for each pixel is determined by the width of the pixel and the spacing between the pixel plane and the
[0008]
FIG. 4 of the accompanying drawings shows the angular bands of light created by the SLM 9 and the
[0009]
In order to overcome this problem, as shown in FIG. 5, the pitch of the parallax
[0010]
The
[0011]
In the case of a typical SLM, such as a thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD), the columns of pixels 11 are separated by
[0012]
The illumination profile (variation in light intensity depending on the visual position) in each of the
[0013]
If the observer's eyes are not located in the
[0014]
As shown by
[0015]
Generally, to obtain a full color display, each pixel 11 is optically matched to a filter associated with one of the three primary colors (red, green, blue). By properly controlling the group of three pixels associated with the three primary color filters, nearly all of the visible colors can be generated or simulated. In order to obtain a balanced color output using an autostereoscopic display, each stereoscopic image channel must contain sufficient color filters. To simplify manufacturing, many SLMs have color filters arranged in vertical columns. Thus, every pixel in each column has the same color filter associated with it. When a parallax optical system is arranged in such an SLM and three pixel columns are associated with each parallax element, light that forms an image in each visual region is monochromatic. Therefore, the configuration of the color filter must avoid this situation (EP0752610).
[0016]
The autostereoscopic display device shown in FIGS. 3 to 7 has a parallax barrier as the parallax
[0017]
In the autostereoscopic display device shown in FIG. 10 of the accompanying drawings, a
[0018]
FIG. 11 shows a known type of spatial light modulator (SLM) 9. The
[0019]
In order to perform 3D display, a
[0020]
As shown in FIG. 12, the 3D display device is appropriately illuminated from the rear so that each column of pixels displays a 2D image piece sliced vertically thin. In this case, if the image data is provided to the pixels of the
[0021]
FIG. 13 shows a 3D display of the type disclosed in EP 0 625 861 with an
[0022]
As shown in FIG. 14, each lenticule of the
[0023]
EP0617549 discloses a head-mounted stereoscopic display device having a separate display device and an optical system for each observer's eye. Each display device includes a backlight and an LCD, and each pedocal system forms a virtual image for a left-eye view or a right-eye view of the stereo pair. For comfortable vision, a virtual image is formed in the same region in front of the observer.
[0024]
EP 0 262 955 discloses an autostereoscopic display of the type providing two views repeated in a plurality of lobes.
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the apparatus shown in FIGS. 11 and 12, the vertical portion of the
[0026]
The
[0027]
In addition, as described below, in the LCD of FIG. 13, crosstalk between left and right views can cause undesirable visual artifacts. Specifically, there is a problem that the amount of visible crosstalk is different from each other or changes stepwise according to the movement of the observer.
[0028]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an autostereoscopic display device with less visual artifacts.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
The viewpoint correction autostereoscopic display device of the present invention, At least one display device, and optics that cooperate with the display device to form at least three viewing windows in a window plane such that adjacent pairs overlap laterally; An observer tracking system for determining an observer position and an image controller responsive to the observer tracking system, wherein the image controller comprises: Said Splits the image displayed by the display device ,Observer The window containing the left eye receives the view data for the left eye, the window containing the right eye of the observer receives the view data for the right eye, and the adjacent window exists when the observer's eye is in the area where the adjacent windows overlap. One receives black view data Is to control Thereby, the above object is achieved.
[0045]
Preferably, the observer tracking system is configured to determine the position of a plurality of observers, and at least three windows are provided for each observer.
[0046]
More preferably, when the observer's eyes are in an area where the adjacent windows overlap, the image data received by one of the adjacent windows is changed from black. Corresponding to the observer's eyes Switch to image data, and at the same time, Corresponding to the observer's eyes The image controller is configured to switch from image data to black.
[0047]
In addition, the viewpoint-correcting autostereoscopic display device of the present invention includes at least one display device and, in cooperation with the display device, at least three visual windows on a window plane such that adjacent pairs overlap laterally. An optical system formed in An observer tracking system for determining the position of the observer, and an image controller responsive to the observer tracking system, wherein the image controller comprises: display Equipment display In the area on the surface Images from each of the above Supplied to the window Split In an area where the observer's left eye perceives only left-eye image information, the observer's right eye perceives only right-eye image information, and the observer's eyes receive light in two of the windows, One of the two windows is switched to black So that the above object is achieved. .
[0048]
Preferably, Said The display device and the optical system Working together, Assuming that e is the average interocular distance and N is the number of windows for each lobe, a window having a lateral pitch substantially equal to (2 × e / N) is formed.
[0049]
The picture element may have a shape such as a rectangle or a parallelogram. According to such a configuration, it is possible to avoid variations in illumination intensity on the visual window.
[0050]
The spatial light modulator may be embodied as a light-emitting device such as an electroluminescent display device or a light-transmitting device such as a liquid crystal device in association with an illumination source such as a backlight.
[0051]
The parallax device includes a parallax barrier, a lenticular screen, a hologram, and the like.
[0052]
The picture element may have a shape such as a rectangle or a parallelogram. According to such a configuration, it is possible to avoid variations in illumination intensity on the visual window.
[0053]
The spatial light modulator may be embodied as a light-emitting device such as an electroluminescent display device or a light-transmitting device such as a liquid crystal device in association with an illumination source such as a backlight.
[0054]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the display apparatus which does not require a movable part at all and can track an observer in a horizontal direction or in the horizontal direction and the distance direction from an apparatus can be provided. A lenticular screen or a front or rear parallax barrier may be used for this display. With three visual windows per lobe, the loss of resolution in 3D mode of the display can be minimized. Alternatively, three or more windows can be used to enhance certain aspects of display performance. By providing at least three windows for each observer, several observers can be tracked separately, if desired. In pixelated devices, pixel boundaries do not introduce undesirable visual artifacts, thus allowing for manufacturing tolerances. Further, the crosstalk performance of the display device is improved as compared with a known display device. For example, the amount of each visible crosstalk is substantially the same, and does not change stepwise according to the observer's movement.
[0055]
If a liquid crystal device is used, the device can be manufactured using existing technology with only minor modifications. For example, a suitable device can be obtained simply by modifying the black mask of a known type of LCD.
[0056]
The present invention will be further described with reference to embodiments with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same members are given the same reference numerals.
[0057]
FIG. 15 shows a part of the
[0058]
The
[0059]
The 3D display device shown in FIGS. 13 and 15 with back lighting can be used in a reversionary 2D mode. In the 2D mode, when the LCD of FIG. 15 is used for such a display device, the display device becomes brighter than the display device using the LCD of FIG. However, if the vertical range of pixels and the width of the vertical black mask are the same, the brightness in the autostereoscopic mode is the same.
[0060]
A display device of the type shown in FIG. 15 can be used in a projection display system. For example, the output of the display can be projected behind a parallax barrier or lenticular screen. Alternatively, when several projectors are imaged on a direction maintaining screen such as an autocollimation reflector or a retroreflector, overlapping windows are obtained by overlapping the openings of the projector lens.
[0061]
The display device of FIG. 15 may be a color display device. For example, a color filter arrangement of the type disclosed in EP0625861 or EP0752610 can be used for the LCD of FIG.
[0062]
FIG. 16 shows the visual band created by imaging
[0063]
FIG. 17 illustrates visual artifacts that may be caused by an LCD of the type shown in FIG. Due to manufacturing tolerances,
[0064]
As shown in FIG. 18, the
[0065]
By providing an overlap area m between
[0066]
In manufacturing a black mask for a liquid crystal display, it is difficult to obtain very sharp corners in the holes. Thus, at the corners of a substantially rectangular pixel, there is an associated curve of a certain radius. This causes a loss of vertical holes and a slight reduction in brightness on the sides of the window. In the case of the display device of FIG. 15, if the viewer does not cross the side of the window during a normal tracking operation, all possible visual artifacts caused by this decrease in brightness can be avoided.
[0067]
FIG. 19 shows an autostereoscopic display of the type disclosed in EP 0 726 482 with the lenticular display shown in FIG. When the image data is provided to the display device, a number of visual bands are generated, each corresponding to a different view. The visual zones corresponding to the same view converge to a predetermined position, thereby forming a viewpoint correction zone. In the viewpoint correction zone, the observer can observe the autostereoscopic effect. The widest part in each viewpoint correction zone defines a “window”. A "window" appears at a predetermined distance from the display device.
[0068]
The windows are seamlessly connected to each other and define a laterally extending viewing area. If the image displayed in each window is updated according to the position of the observer, an autostereoscopic effect is observed in this visual region. The three windows labeled 1, 2, and 3 image into three lobes labeled -1, 0, and +1. In the case of the illustrated "three-window" display device, the horizontal extent of each window is two-thirds of the average interocular spacing of the observer group. The display device is configured so that each window displays either left view data or right view data. Left and right views are not mixed in one window.
[0069]
When the observer is at the position A in FIG. 19, the observer's right eye R is in the
[0070]
When the observer moves from the position B to the position C, the observer predicts that the left eye of the observer will be able to observe the
[0071]
FIG. 20 schematically illustrates an autostereoscopic display device including the LCD and the lenticular screen shown in FIG. In the figure, the
[0072]
When the observer is at the position A, the position of the left eye is within the
[0073]
When the observer passes position C, the right eye remains in
[0074]
The lateral tracking operation of the display device shown in FIG. 13 is described in EP 0726482. This operation differs from the operation described with reference to FIG. 20 in that at any timing, two adjacent windows display one view of the autostereoscopic pair, and the third window displays the other view of the autostereoscopic pair. The view of is displayed. FIG. 21 shows the crosstalk performance due to this operation. The upper part of FIG. 21 shows the relationship between the position and the intensity when the
[0075]
The situation is reversed when the observer moves, and the crosstalk occurring in the left view is greater. As a result, some image flicker artifacts are visible when the observer moves.
[0076]
FIGS. 22 and 23 show the effect of crosstalk between the left and right views in the display device shown in FIG. FIG. 22 shows the crosstalk immediately before the image data is switched, and FIG. 23 shows the crosstalk immediately after the switching. In the case of this display device, since only one window is illuminated at any time for each view, the amount of crosstalk in both the left and right views is substantially equal. Therefore, image flicker artifacts due to crosstalk variations are substantially eliminated.
[0077]
The best overlap of adjacent windows, that is, the best overlap of adjacent pixels, is a compromise between the crosstalk performance and the aberration performance of the display. FIG. 24 shows an eye spot obtained as a vertical bar by a lenticular screen or parallax barrier. Eye spots L1 and R1 indicate the position of the eye spot when the observer is at the first position, and eye spots L2 and R2 correspond to the observer at the second different position. As shown, the width of the eye spot is larger than the width of the overlap area between adjacent pixels. In this case, as schematically shown in the graph that is a part of FIG. 24, the observer sees a change in intensity as the eye passes over the overlap region. Also, the eye spot increases as the observer moves away from the axis of the display device. Thus, the flicker artifact increases as the observer moves away from the center position, thereby limiting the allowable visual freedom for the display device. On the other hand, the spacing between “active” windows is further increased, thus reducing crosstalk between views.
[0078]
FIG. 25 shows a case where the overlap between
[0079]
Providing a display of the type shown in FIG. 15 having four columns of
[0080]
FIG. 26 schematically illustrates a video multiplexing system that controls the views displayed by the image display device. Three or more windows are created, but only the left-eye and right-eye view information is needed. The left-eye view input of the first, second, and third video switches 102, 104, and 106 is provided with left-eye view information via the
[0081]
Each video switch receives a control input from the
[0082]
FIG. 27 schematically illustrates an autostereoscopic display device that performs observer tracking in a lateral direction and a distance direction using the
[0083]
FIG. 28 shows a possible selection example of selecting the image content of the window so as to maintain the view of the autostereoscopic image. The right-eye information is displayed in
[0084]
If the observer is farther away from the display and the visual window is located between the display and the observer, a similar display analysis and display control is used to ensure autostereoscopic vision. can do. The visual region in which the observer can perceive the 3D image can be enlarged in the lateral direction and the distance direction.
[0085]
When there are three windows for each lobe, the display device is configured such that the average interocular distance of the observer is approximately equal to 1.5 times the window pitch at the best visual distance. (Actually, when the number of windows for each lobe is N, the general formula is Wp = 2e / N. Wp is the pitch of the windows and e is the average interocular distance of the user group.) It corresponds to the distance between the eye spots on the pixel plane. The interval between the eye spots on the pixel plane is substantially equal to 1.5 times the pixel pitch p. The distance between the eye spots increases as the observer approaches the display device, and decreases as the observer moves away from the display device. The maximum distance between eye spots that enables autostereoscopic vision is 2p, and the minimum distance is p. The maximum and minimum visual distance of a lenticular display device can be calculated as follows.
[0086]
In a display device having three windows, a normally focused lenticular screen having a thickness of t, a refractive index of n, and an interocular distance between observers is e , The normal visual distance Z corresponding to the window position nom Is expressed as follows.
[0087]
Z nom = Et / (1.5np)
The maximum and minimum visual distances are expressed as:
[0088]
Z min = Et / (2np)
Z max = Et / (np)
For a display device with N windows, the normal, maximum, and minimum viewing distances are expressed as:
[0089]
Z nom = (2 * e * t) / (n * N * p)
Z nim = Z nom (1- (N-2) / (2 (N-1))
Z max = Z nom (1+ (N-2) / 2)
As described above, if the number of visual windows is increased, visual flexibility in the distance direction is improved. If more windows are used, the degree of visual freedom in the horizontal direction in an actual display device is also improved. This is because the eye spot switching point is located farther from the pixel boundary, and the effect of aberration on image quality is small at the switching point.
[0090]
FIG. 29 schematically illustrates a video multiplexing system for generating sliced video image fragments. Although three or more windows are provided, all that is required is left-view and right-view view information. The left eye view information of the first, second, and third video switches 302, 304, and 306 is provided to the left eye view input via the
[0091]
Each video switch receives two control inputs from controller 310. The controller 310 selects which of the left view data, the right view data, or the black view data is to be displayed in a portion of the video output. The controller 310 is responsive to a
[0092]
The display device can be configured to track more than one observer and provide each observer with a 3D image within the expanded visual range. For example, the display device shown schematically in FIG. 30 can track two observers. The LCD has seven sets of pixels arranged as overlapping pixel columns under each lenticule of the lenticular screen. Thus, this display provides seven windows with overlap. The seven windows can be repeated in adjacent lobes. This display device can simultaneously track two observers to perceive a 3D image.
[0093]
The display device shown in FIG. 31 is a beam combiner type using the
[0094]
Each lenticule of the lenticular screen images a parallax barrier slit aligned with the lenticule into a window of the zero order lobe. The slit also forms an image of the −1st and + 1st lobes of the visual window in the same window by the adjacent lenticules. As described above, the display device shown in FIG. 31 performs observer tracking by the same operation as described above.
[0095]
The display device, a part of which is shown in FIG. 32, uses a
[0096]
As shown in FIG. 32, each slit directs light along the light cone from the associated pixel to the first, second, and third windows of the zero order lobe. In addition, these slits create + 1st and -1st order lobe windows such that the windows of each lobe overlap each other and the lobes overlap each other.
[0097]
A display of the type shown in FIG. 32 with a “front”
[0098]
The display device partially shown in FIG. 33 uses a
[0099]
If a
[0100]
By switching the
[0101]
A
[0102]
FIG. 34 schematically illustrates another technique for generating three or more windows with overlap by
[0103]
As shown in FIG. 36, a
[0104]
FIG. 37 shows another configuration in which the
[0105]
[0106]
FIG. 38 shows a parallel white small backlight that can be used to illuminate the
[0107]
The parallel backlight shown in FIG. 39 is different from that shown in FIG. 38 in that a
[0108]
In this way, an observer tracking autostereoscopic display device having no moving parts can be obtained. Such a display device is tougher and quicker to respond than a display device using a movable part. In addition, such a display device has a relatively large tolerance for an error during tracking by an observer (relatively insensitive).
[0109]
Non-mechanical / electronic, lateral / distance tracking function and mechanical tracking method (moving parallax element such as parallax barrier or lenticular screen directly to SLM, or at least parallax element and It is possible to combine the functions of a flat panel display device with an SLM, such as rotating a sandwich (sandwich). Therefore, in addition to the speed and expanded visual freedom obtained by the non-mechanical tracking method, good aberration performance is obtained by the mechanical tracking method (image of the observer's eye in the SLM plane through the parallax barrier) Is maintained at or near the center of the SLM pixel). In this way, as the observer moves to another position, the relatively slow mechanical system causes the parallax barrier or lenticular screen to move directly relative to the SLM or to rotate the stack. be able to. Further, when the non-mechanical tracking method is linked with the mechanical tracking method, the observer can maintain the autostereoscopic image with the visual freedom expanded in the distance direction. This is not possible using only mechanical methods.
[0110]
An
[0111]
FIG. 40 shows a conventional "delta pattern" black mask of a known type. This black mask defines the active pixel area that is visible in a conventional RGB panel display. This mask can be modified to define overlapping apertures for active pixels, thereby creating the LCD of FIG. Except for this point, the LCD is conventional, but as described above, the LCD is suitable for use in an autostereoscopic display. In particular, there is no need to change the arrangement of addressing electrodes such as transistors and diodes or active matrix elements in the display device. Also, there is no need to move transistors and other electronic components that form part of the electronic drive scheme of the display. Therefore, it is not necessary to provide a completely new mask set for an active matrix display device.
[0112]
If the color filters of the conventional delta pattern display device are omitted, an LCD suitable for use in a monochromatic autostereoscopic display device can be obtained. In that case, three independent visual windows are obtained using the original red, green, and blue channels. Thus, three spatial multiplexed views can be displayed by providing the original red, green, and blue channels of the LCD with the pixels of the spatial multiplexed view. Thus, there is little or no need to modify the electronic drive system of the LCD.
[0113]
Thus, an LCD of the type shown in FIG. 15 can be manufactured using existing processes with little modification. Therefore, such an LCD is economical.
[0114]
FIG. 41 shows a display device including the spatial
[0115]
In the display device shown in FIG. 42, the first light source 13a includes three illuminators arranged at regular intervals, and is configured to illuminate the first spatial light modulator 9a via the
[0116]
FIG. 43 schematically shows a display device according to an embodiment of the present invention. Spatial
[0117]
The light sources 13a and 13b and the spatial
[0118]
FIG. 44 shows a projection display device including a plurality of projectors (only two are shown). Each projector includes a light source /
[0119]
FIG. 45 shows an arrangement of projection holes that can be used to form a window 405 having an overlap. Because these holes are circular, there is a variation in intensity on the overlapping windows. As shown in FIG. 46, if the projection holes are limited using a square mask, the intensity in the window plane can be made more uniform.
[0120]
Various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, instead of using a SLM to properly illuminate the display device, other types of image display devices, such as luminescent or reflective display devices, can be used.
[0121]
The
[0122]
In a display device that performs electronic tracking, it is important that the intensity level of the visual window be uniform so that the observer can move without perceiving undesirable visual artifacts. In this way, the observer can move within a certain visual area or move to another visual area displaying the same image without seeing a ticker or a change in display intensity.
[0123]
One problem that can occur with the
[0124]
If light leaks from the side of the pixel in the black state, there must be a disturbance of the polarization plane near the side of the panel. It has been found that when a pixel side is oriented at 45 ° with respect to the input (and output) polarizer, most of the light leaks from the pixel side. If the sides are oriented in the axial direction of either the input or output polarizer, no light leakage will occur. Unfortunately, in a typical TFT twisted nematic LCD, the polarizer is oriented at 45 ° with respect to the vertical and horizontal directions for viewing angle reasons. For this reason, a vertical side of a rectangular pixel or the like causes light leakage. This mechanism is considered to be due to the rotation of the polarization angle due to the reflection, diffraction, or scattering of light on the side of the pixel hole defined by the
[0125]
In the case of a 3D autostereoscopic display with a lenticular screen, light from the right edges 500 of the pixels is collected by the lens aperture and imaged into the window plane, thereby producing a thin vertical strip of light. . These strips are relatively visible against the low brightness image background and appear as thin light strips.
[0126]
FIG. 49 shows an example of a technique for reducing or eliminating such light leakage in the
[0127]
50 and 51 illustrate another technique for reducing or eliminating light leakage. The input polarizer 503 and the output polarizer 501 are oriented in respective polarization directions parallel to the sides of the pixel hole. The corner between adjacent sides of the pixel hole may be rounded as shown in FIG. 50, and in this case, light leakage can occur only at the rounded corner. However, when a second black mask 35b with parallel opaque strips is overlaid on the first black mask 35a, this combination forms a
[0128]
When using twisted nematic liquid crystals, aligning polarizers 501 and 502 in this manner affects the viewing angle of the LCD. As a result, as is well known, the contrast of the panel differs on both sides of the center line. This can be corrected by adding a birefringent (ie, reacted mesogen) layer 504, as shown in FIG. 51, or by using another liquid crystal material.
[0129]
This rotation of the polarization is due to the tilted light rays reflected on the sides of the black mask, and the use of a parallel light backlight can reduce this light leakage source. However, this affects the visual band of the display device and is difficult in small systems.
[0130]
When the light leakage mechanism is based on reflection, the amount of reflected light can be reduced by using a black mask having a relatively low reflectance. This effect can be reduced by using an organic pigment layer or an emulsion layer instead of a known inorganic layer.
[0131]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a margin for manufacturing tolerance. This is because small errors in the position of the visual window do not result in undesirable visual artifacts.
[0132]
According to the present invention, observer tracking can be performed without providing a movable unit. The simplest form of such an observer tracking display device provides three windows on one display device.
[0133]
According to the present invention, the visual freedom of the observer is further increased. Preferably, the lobes overlap each other.
[0134]
According to the present invention, a pixelated spatial light modulator is available and embodies a display device in a sophisticated manner.
[0135]
According to the invention, the picture elements may also be in the shape of a rectangle or a parallelogram. According to such a configuration, it is possible to avoid variations in illumination intensity on the visual window.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of a known type of stereoscopic display device.
FIG. 2 is a schematic plan view of a known type of autostereoscopic display device.
FIG. 3 is a schematic transverse sectional view of a known type of autostereoscopic display device.
FIG. 4 is a schematic plan view showing a non-viewpoint correction autostereoscopic display device.
FIG. 5 is a schematic plan view showing a known viewpoint correction autostereoscopic display device.
FIG. 6 is a view similar to FIG. 5, showing the effect of gaps between pixel columns in a display device of the type shown in FIG.
FIG. 7 is a view similar to FIG. 5, but showing the action of pixels of non-constant vertical holes in a display device of the type shown in FIG.
FIG. 8 is a schematic plan view showing lobe formation in a known type of autostereoscopic display device.
FIG. 9 is a schematic plan view showing another known type of autostereoscopic display device.
FIG. 10 is a schematic transverse sectional view showing another known type of autostereoscopic display device.
FIG. 11 is a view showing a known type of directional display device.
FIG. 12 is a diagram illustrating an output of the display device of FIG. 11;
FIG. 13 is a diagram showing another known type of directional display device.
FIG. 14 is a diagram showing light output of the display device of FIG.
FIG. 15 is a diagram showing a directional display device according to an embodiment of the present invention.
16 is a diagram showing the light output of the display device of FIG.
FIG. 17 is a diagram illustrating a variation in intensity caused by the display device of FIG. 13;
18 is a diagram showing a variation in intensity caused by the display device of FIG.
FIG. 19 is a diagram showing a known type of autostereoscopic display device that performs observer tracking.
FIG. 20 is a diagram illustrating an autostereoscopic display device according to an embodiment of the present invention that performs lateral observer tracking.
21 is a diagram illustrating a crosstalk effect that occurs in a display device of the type illustrated in FIG.
FIG. 22 is a diagram illustrating crosstalk performance of the display device of FIG. 20;
FIG. 23 is a diagram illustrating a crosstalk performance of the display device of FIG. 20;
FIG. 24 is a diagram showing the effect of changing the overlap of adjacent pixels on intensity fluctuations and crosstalk in the display device of FIG. 20;
FIG. 25 is a diagram showing the effect of changing the overlap of adjacent pixels on the fluctuation of intensity and crosstalk in the display device of FIG. 20;
26 is a diagram showing a control system for controlling the display device shown in FIG.
FIG. 27 is a diagram illustrating an autostereoscopic display device and an operation when an observer moves from a predetermined visual distance.
28 is a diagram illustrating a case where the display device illustrated in FIG. 27 is operated to perform observer tracking in a distance direction.
FIG. 29 is a diagram showing a control system of the display device of FIG. 28.
FIG. 30 shows a display device of the type shown in FIG. 15 for performing multiple observer tracking.
FIG. 31 is a diagram showing another autostereoscopic display device having overlapping windows.
FIG. 32 is a schematic sectional view showing a part of a display device using a front parallax barrier.
FIG. 33 is a schematic sectional view showing a part of a display device using a rear parallax barrier.
FIG. 34 schematically illustrates the formation of a visual window using a hologram.
FIG. 35 schematically illustrates the formation of a visual window using a hologram.
FIG. 36 is a schematic sectional view showing a part of a display device using an internal hologram.
FIG. 37 is a schematic sectional view showing a part of a display device using an external hologram.
FIG. 38 is a schematic sectional view showing a small backlight for illuminating a hologram.
FIG. 39 is a schematic cross-sectional view showing a small backlight for illuminating a hologram.
FIG. 40 shows a known type of delta pattern liquid crystal display device.
FIG. 41 is a schematic view showing a time multiplex display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 42 is a schematic view showing a three-view beam combiner display according to an embodiment of the present invention.
FIG. 43 is a schematic view showing a four view display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 44 is a schematic view showing a projection display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 45 is a view showing the arrangement of projection holes of the display device of FIG. 44.
FIG. 46 is a view showing the arrangement of projection holes of the display device of FIG. 44.
FIG. 47 is a diagram showing a pixel configuration using a parallelogram.
FIG. 48 is a view showing a state of the LCD SLM in a black state, and shows the occurrence of light leakage.
FIG. 49 is a cross-sectional view of an SLM configured to reduce light leakage.
FIG. 50 is a diagram showing a black mask arrangement for reducing light leakage.
FIG. 51 is a sectional view of an SLM using the black mask arrangement of FIG. 50;
[Explanation of symbols]
9. LCD with overlapping pixels
8 Parallax barrier
13 Small backlight
10a, 10b Substrate glass
21 Switchable diffuser
35 Black mask layer
35a first black mask layer
35b Second black mask layer
54 Lens Array
57 Barrier
102 Video Switch
110 controller
112 Tracking System
111 Manual control
132 Holographic element associated with each pixel and tuned for appropriate color filters
133 parallel light, white light
134 window with overlap generated in several lobes
136 liquid crystal layer
137 Color filter
131 Hologram
140 (Small diameter sphere with high packing density)
404 Auto Collimation Screen
Light leakage at the side of 500 pixels
501 Internal Polarizer (Output Polarizer)
503 input polarizer
504 Birefringent layer to improve viewing angle
Claims (5)
該ディスプレイ装置と協働して、ウィンドウ平面に少なくとも3つの視覚ウィンドウを、隣接する対が横方向にオーバーラップするように形成する光学系と、
観測者の位置を決定する観測者トラッキングシステムと、
該観測者トラッキングシステムに反応する画像コントローラとを備え、
該画像コントローラは、前記ディスプレイ装置によって表示される画像を分割し、観測者の左目を含むウィンドウが左目用ビューデータを受け取り、観測者の右目を含むウィンドウが右目用ビューデータを受け取り、隣接するウィンドウがオーバーラップする領域内に観測者の目がある場合に該隣接するウィンドウの一方がブラックビューデータを受け取るように制御する、視点補正自動立体表示装置。 At least one display device;
Optics cooperating with the display device to form at least three visual windows in the window plane such that adjacent pairs overlap laterally;
An observer tracking system that determines the position of the observer,
An image controller responsive to the observer tracking system,
The image controller, wherein the dividing the image displayed by the display device, a window containing the left eye of the observer receives left eye view data, a window receives the right-eye view data including the right eye of the observer, the adjacent window Is a viewpoint correction autostereoscopic display device, which controls so that one of the adjacent windows receives the black view data when the observer's eyes are in an area where.
同時に、該隣接するウィンドウの他方が受け取る画像データを該観測者の目に対応した画像データからブラックに切り換えるように前記画像コントローラが構成されている、請求項1に記載の視点補正自動立体表示装置。When the observer's eyes are in an area where the adjacent windows overlap, the image data received by one of the adjacent windows is switched from black to image data corresponding to the observer's eyes ,
The viewpoint-correcting autostereoscopic display device according to claim 1 , wherein the image controller is configured to simultaneously switch image data received by the other of the adjacent windows from image data corresponding to the eyes of the observer to black. .
該ディスプレイ装置と協働して、ウィンドウ平面に少なくとも3つの視覚ウィンドウを、隣接する対が横方向にオーバーラップするように形成する光学系と、
観測者の位置を決定する観測者トラッキングシステムと、
該観測者トラッキングシステムに反応する画像コントローラとを備え、
該画像コントローラは、前記ディスプレイ装置の表示面上の領域内にある画像を、前記各ウィンドウに供給されるように分割し、観測者の左目が左目用画像情報のみを知覚し、観測者の右目が右目用画像情報のみを知覚し、観測者の目が前記ウィンドウの2つで光を受け取るような領域においては該2つのウィンドウの一方がブラックに切り換えられるように制御する、視点補正自動立体表示装置。 At least one display device;
Optics cooperating with the display device to form at least three visual windows in the window plane such that adjacent pairs overlap laterally;
An observer tracking system that determines the position of the observer,
An image controller responsive to the observer tracking system,
The image controller divides an image in an area on a display surface of the display device so as to be supplied to each of the windows, a left eye of the observer perceives only left-eye image information, and a right eye of the observer. Is a viewpoint-corrected autostereoscopic display that controls only one of the two windows to be switched to black in an area where the observer perceives only right-eye image information and the observer's eyes receive light in two of the windows. apparatus.
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